“ผ้าคลุมล่องหน” กำลังเป็นรูปเป็นร่าง

จากทฤษฎีที่เสนอเมื่อปี 2008 ตอนนี้แนวคิดในการพัฒนา “ผ้าคลุมล่องหน” กำลังเป็นรูปเป็นร่าง เมื่อนักวิทยาศาสตร์ได้นำเสนออุปกรณ์ที่ทำให้มองไม่เห็นวัตถุ โดยเปลี่ยนไปใช้คลื่นเสียงแทน ซึ่งงานนี้หยิบยืมหลายๆ แนวคิดที่พยายามซ่อนวัตถุจากแสง

นับแต่มีแนวคิดเสนอขึ้นครั้งแรกเมื่อปี 2006 ว่า เราทำ “ผ้าคลุมล่องหน” อย่างในภาพยนตร์เรื่อง “แฮร์รี พอตเตอร์” (Harry Potter) ได้ ก็มีงานวิจัยจำนวนมากที่ส่งสัญญาณว่าเราทำแนวคิดดังกล่าวให้เป็นจริงได้ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นงานเกี่ยวกับการออกแบบอภิวัตถุ (meta material) ที่บังคับให้แสงเดินทางไปรอบๆ วัตถุก่อนเดินทางไปถึงผู้สังเกต แล้วทำให้เห็นราวกับว่าวัตถุไม่ีอยู่ตรงนั้น

อย่างไรก็ดี บีบีซีนิวส์รายงานว่า นักวิจัยพบคณิตศาสตร์เบื้องหลังหลักการสร้างวัสดุล่องหนที่สามารถเปลี่ยนจากการใช้แสงไปใช้เสียงได้ โดย ดร.สตีเฟน คัมเมอร์ (Dr.Steven Cummer) จากมหาวิทยาลัยดุค (Duke University) สหรัฐฯ อธิบายว่า เรารับรู้สิ่งต่างๆ ที่อยูในรูปของคลื่น ไม่ว่าจะเป็นการได้ยินหรือการมองเห็น แต่คลื่นเสียงและคลื่นแสงนั้นมีความแตกต่างกันมาก ซึ่งเขาแนะนำว่าสิ่งสำคัญในการพัฒนาวัสดุล่องหน คือการสร้างพฤติกรรมสำหรับทิศทางการเดินของแสงผ่านวัตถุให้หลากหลาย

ทั้งนี้ เมื่อปี 2008 ดร.คัมเมอร์ ได้เสนอทฤษฎีเกี่ยวกับวัสดุล่องหนที่อาศัยการแปลงเสียงนี้ แล้วตีพิมพ์ลงวารสารฟิสิคัลรีวิว (Physical Review Letters) และเมื่อต้นปี 2011 กลุ่มวิจัยจากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เออร์บานา-แคมเปญจน์ (University of Illinois Urbana-Champaign) สหรัฐฯ เป็นกลุ่มแรกที่สาธิตทฤษฎีดังกล่าวในทางปฏิบัติได้ และตีพิมพ์ลงวารสารวิชาการฉบับเดียวกัน โดยผลงานพวกเขาได้แสดงการล่องหนบนชั้นผิวน้ำให้เป็นความถี่เสียงย่านอัลตราซาวน์ ซึ่งอยู่เหนือความถี่เสียงที่เราได้ยิน

มาถึงตอนนี้ ดร.คัมเมอร์และคณะได้แสดงเทคนิคการล่องหนที่ทำงานได้ในอากาศ โดยแปลงภาพให้เป็นความถี่เสียงระหว่าง 1-4 กิโลเฮิรตซ์ พวกเขาทำได้โดยใช้แผ่นพลาสติกที่เรียงกันเป็นชั้นๆ และมีรูเรียงกัน ซึ่งขนาดและตำแหน่งจัดวางของรูในแผ่นพลาสติก รวมทั้งระยะห่างระหว่างแผ่นพลาสติกนั้น มีผลต่อการกำหนดรูปแบบคลื่นเสียงที่จะออกมา ซึ่งเมื่อนำไปวางบนพื้นเรียบๆ แผ่นพลาสติกที่เรียงเป็นชั้นดังกล่าว จะเปลี่ยนทิศทางของคลื่นเสียงให้สะท้อนออกมา ราวกับว่าไม่มีแผ่นชั้นพลาสติกนั้นอยู่

นั่นหมายความว่า ในการทดลองของพวกเขานั้นวัตถุที่อยู่ใต้ชั้นแผ่นพลาสติกจะไม่สามารถ “รับรู้” ถึงเสียงได้ และไม่สามารถใช้คลื่นเสียงค้นหาตำแหน่งวัตถุใต้แผ่นพลาสติกเช่นกัน ทั้งนี้ พวกเขาใช้ก้อนไม้ที่ยาว 10 เซ็นติเมตรเป็นวัสดุทดลองวางไว้ใต้ชั้นแผ่นพลาสติก ซึ่ง ดร.คัมเมอร์กล่าวว่าวัสดุคลุมล่องหนของพวกเขานั้นสะท้อนเสียงได้ราวกับเป็นพื้นผิวเรียบๆ

ด้าน ออร์ทวิน เฮสส์ (Ortwin Hess) ผู้อำนวยการศูนย์พลาสโมนิกส์และอภิวัสดุ (Centre for Plasmonics and Metamaterials) มหาวิทยาลัยอิมพีเรียลคอลเลจลอนดอน (Imperial College London) อังกฤษ กล่าวถึงงานวิจัยดังกล่าวว่าเป็น “การสาธิตการทดลองที่น่าจดจำอย่างยิ่ง” ซึ่งได้แสดงให้เห็นว่า แม้คลื่นเสียงและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (แสง) จะมีธรรมชาติที่ต่างกันมาก แต่การแปลงรูปในทางคณิตศาสตร์ของแสงและเสียงนั้นเหมือนกัน

อย่างไรก็ดีการทดลองนี้ยังทำได้ในทาง 2 มิติเท่านั้น และจะมีความท้าทายยิ่งกว่าในการล่องหนวัตถุ 3 มิติ ทั้งนี้ งานวิจัยของ ดร.คัมเมอร์แสดงให้เห็นว่าวัตถุสามารถซ่อนตัวจากเสียงได้และยังกันเสียงที่มากระทบได้อีก ซึ่งหลักการเดียวกันนี้ยังนำไปประยุกต์ใช้กับงานอื่นได้ด้วย เช่น การเก็บเสียงรบกวน หรือ การปรับแต่งเสียงในห้องแสดงคอนเสิร์ต เป็นต้น